苯系物的氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)方法MRM模式的建立

余 穎

(福建省水產(chǎn)研究所，福建 廈門 361013)

苯系物是包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯等單環(huán)類芳香烴化合物的總稱，在化工或石油相關(guān)行業(yè)中廣泛存在[1]。苯系物均具有較強(qiáng)的生物毒性[2]，其中苯已被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)列為一級(jí)致癌物[3-4]，甲苯、二甲苯均具有神經(jīng)毒性及致畸作用，對(duì)肝臟、腎臟等有損害作用[5]。近年來，由于石油事故性泄露、化工廠爆炸等事故頻發(fā)，使得空氣、水源及土壤等環(huán)境受到苯系物不同程度的污染，進(jìn)而影響食品的質(zhì)量安全，并最終通過食物鏈傳遞進(jìn)入人體，因此這類污染物對(duì)環(huán)境及人體造成的風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。但由于食品基質(zhì)的復(fù)雜性，國內(nèi)外對(duì)苯系物檢測(cè)的研究多是針對(duì)簡(jiǎn)單基質(zhì)如水[6-7]、土壤[8]、空氣[9]、飲料[10]等，對(duì)于動(dòng)物源性食品等復(fù)雜基質(zhì)中的苯系物殘留檢測(cè)較少見報(bào)道。因此，有必要開發(fā)出一種適合于復(fù)雜基質(zhì)中痕量苯系物殘留的檢測(cè)方法。

目前，國內(nèi)外常用的苯系物檢測(cè)方法主要包括高效液相色譜法(HPLC)[6]、氣相色譜法(GC)[7-10]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)[11-18]等。其中，帶氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)的氣相色譜法是檢測(cè)苯系物的傳統(tǒng)方法，其靈敏度較差，難以滿足痕量苯系物檢測(cè)的需求。近年來，隨著氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的發(fā)展和普及，GC-MS越來越廣泛地被應(yīng)用于苯系物的檢測(cè)中。但目前較常見的是單四極桿GC-MS的應(yīng)用[11-15]，對(duì)氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜(GC-QQQ-MS/MS)的應(yīng)用較少見報(bào)道[16-17]。GC-QQQ-MS/MS是較GC-MS更為優(yōu)越的檢測(cè)技術(shù)，它具有選擇性好、定量定性準(zhǔn)確及靈敏度高的特點(diǎn)，在多級(jí)反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式(MRM)下能同時(shí)滿足待測(cè)物的選擇性和靈敏度要求，是復(fù)雜基質(zhì)中痕量有機(jī)污染物多組分殘留檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。因此，本研究建立了苯系物7種組分(苯、甲苯、乙苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯)及內(nèi)標(biāo)氟苯的GC-QQQ-MS/MS檢測(cè)的多級(jí)反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式，以期為今后開發(fā)復(fù)雜基質(zhì)中苯系物殘留的日常檢測(cè)方法奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀(美國Agilent公司，7890B-7010)。

甲醇為色譜純；7種苯系物混合標(biāo)準(zhǔn)品(苯、甲苯、乙苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯)購于環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所；氟苯標(biāo)準(zhǔn)品(內(nèi)標(biāo))購于美國AccuStandard。

苯系物混標(biāo)儲(chǔ)備液濃度為80.0 μg/mL，氟苯內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液濃度為200 μg/mL，使用時(shí)用甲醇稀釋至所需濃度。

1.2 分析條件

1.2.1 色譜條件

色譜柱：HP-INNOWax(30 m×250 μm×0.25 μm)；升溫程序：起始溫度45℃，保持2 min，以5℃/min升到120℃；進(jìn)樣口溫度：220℃，進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣，分流比20∶1，進(jìn)樣體積為1 μL；載氣：高純氦氣(純度≥99.999%)，流速1.0 mL/min；淬滅氣：高純氦氣(純度≥99.999%)，流速2.25 mL/min；碰撞氣：高純氮?dú)?純度≥99.999%)，流速1.5 mL/min。

1.2.2 質(zhì)譜條件

離子源：EI源；電子能量：70 eV；離子源溫度：230℃；傳輸線溫度：250℃；四極桿溫度100℃；溶劑延遲：3 min；采集方式：多級(jí)反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式。苯系物7種組分和內(nèi)標(biāo)的定性及定量離子見表1。

表1 苯系物的特征離子

2 結(jié)果與討論

2.1 苯系物特征產(chǎn)物離子的選擇

在應(yīng)用質(zhì)譜作為檢測(cè)化合物痕量殘留的方法中，通常使用全掃描(Scan)模式做定性分析，選擇離子監(jiān)測(cè)(SIM)模式做定量分析，這兩種模式只需單四極桿即可完成。苯系物殘留的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)方法中通常也是采用這兩種模式進(jìn)行定性定量分析[11-15]。近年，隨著氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀的發(fā)展，多級(jí)反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式被看作是最終的目標(biāo)化合物分析工具。MRM模式與SIM模式相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是化合物的特征離子更具有特異性。在SIM模式的分析中，由于只是對(duì)一級(jí)離子的掃描，目標(biāo)物和干擾物可能具有相同的特征離子，無法區(qū)分這兩種物質(zhì)，易造成定性定量的誤差。而在MRM模式的分析中，前級(jí)離子反復(fù)碰撞中性氣體分子，達(dá)到碎裂的閾值時(shí)形成產(chǎn)物離子，因此目標(biāo)物和干擾物不太可能產(chǎn)生同樣的產(chǎn)物離子，至少有一個(gè)產(chǎn)物離子是目標(biāo)物前級(jí)離子分解的獨(dú)特產(chǎn)物。由此選擇的產(chǎn)物離子就具有較高的特異性，較大程度地降低了基質(zhì)的背景和干擾，提高了目標(biāo)物定性定量的準(zhǔn)確性。

在對(duì)苯系物殘留檢測(cè)方法的研究中，運(yùn)用MRM模式進(jìn)行分析的方法鮮見報(bào)道[16-17]，且未完全包含本項(xiàng)目所研究的7種組分。因此，本項(xiàng)目在研究苯系物的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)方法時(shí)，對(duì)儀器分析方法的MRM模式進(jìn)行了開發(fā)。MRM方法中苯系物的前級(jí)離子如表1所示，碰撞能量(CE)分別設(shè)置為10、20、30、40 eV，采用產(chǎn)物離子掃描模式按1.2分析條件對(duì)產(chǎn)物離子進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化得到的苯系物7種組分及內(nèi)標(biāo)氟苯的產(chǎn)物離子見圖1～5。

產(chǎn)物離子需具有足夠的豐度，可表征化合物的特征結(jié)構(gòu)，不選擇會(huì)被干擾的離子，才能滿足化合物痕量分析中特異性好及靈敏度高的要求。根據(jù)歐盟法規(guī)，GC-MS/MS至少需要一個(gè)前級(jí)離子和兩個(gè)產(chǎn)物離子才能滿足4點(diǎn)鑒定法。因此，本研究選擇兩個(gè)不同的前級(jí)離子及其產(chǎn)生的產(chǎn)物離子分別作為定性離子對(duì)及定量離子對(duì)，詳見表1。

2.2 碰撞能量的優(yōu)化

要使前級(jí)離子碎裂成具有特異性結(jié)構(gòu)特征的產(chǎn)物離子，需要有合適的碰撞能量。如果能量較低，碎裂反應(yīng)通常僅限于中性丟失，往往不具有特征結(jié)構(gòu)；如果能量過高，C-C鍵分裂導(dǎo)致碎裂失控，也無法得到具有特征結(jié)構(gòu)的離子。在上述產(chǎn)物離子優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的過程中，已初步篩選出較適合的碰撞能量10～20 eV。為獲得更高豐度的產(chǎn)物離子，需進(jìn)一步對(duì)碰撞能量進(jìn)行優(yōu)化，因此分別設(shè)置碰撞能量為5、10、15、20、25、30 eV，以使各離子對(duì)獲得最適碰撞能量(圖6)。

通過對(duì)苯系物7種組分及內(nèi)標(biāo)氟苯定性和定量離子對(duì)及碰撞能量的優(yōu)化，最終得到如表1所示的質(zhì)譜參數(shù)。按已優(yōu)化的1.2分析條件所得到的苯系物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(10.0 ng/mL)色譜圖如圖7所示，各目標(biāo)物峰型較好，靈敏度高。

3 結(jié)論

本研究建立了苯系物7種組分及內(nèi)標(biāo)氟苯的氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)方法的MRM模式，這種模式對(duì)于基質(zhì)復(fù)雜的樣品具有較好的選擇性，可以減少基質(zhì)干擾，提高目標(biāo)物定性及定量的準(zhǔn)確性。本方法具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，為今后開發(fā)復(fù)雜基質(zhì)中苯系物殘留的日常檢測(cè)方法奠定了基礎(chǔ)。